2.2法拉第电磁感应定律（word版含答案）

人教版（2019）选择性必修二 2.2 法拉第电磁感应定律
一、单选题
1．将匝数为N的闭合线圈放在随时间变化的匀强磁场B中，线圈平面与磁场重直．依据法拉第探究的结果，下列关于线圈中产生的感应电动势E的表述正确的是（　　）
A．感应电动势E的大小与线圈的匝数N无关
B．穿过线圈的磁通量越大，感应电动势E越大
C．穿过线圈的磁通量变化越大，感应电动势E越大
D．匝数一定时，感应电动势E的大小正比于穿过线圈的磁通量的变化率
2．如图所示，磁感应强度为的有界匀强磁场的宽度为，一质量为、电阻为、边长为d（dA．进、出磁场过程中电流方向不同
B．进、出磁场过程中通过线框某一横截面的电荷量相等
C．通过磁场的过程中产生的热量为
D．边离开磁场时的速度大小为
3．如图甲所示，等边三角形金属框ACD的边长为L，单位长度的电阻为r，E为CD边的中点，三角形ADE所在区域内有磁感应强度垂直纸面向外、大小随时间变化的匀强磁场，图乙是匀强磁场的磁感应强度B随时间t变化的图像。下列说法正确的是（　　）
A．t0时刻，穿过金属框的磁通量为
B．5t0时刻，金属框内的感应电流由大变小
C．0~5t0时间内通过导线某横截面的电荷量为
D．5t0~8t0时间内，A、E两点的电势差的绝对值恒为
4．如图所示，MN与PQ为在同一水平面内的平行光滑金属导轨，间距l=0.5m，电阻不计，在导轨左端接阻值为R=0.6Ω的电阻。整个金属导轨置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度大小为B=2T。将质量m=1kg，电阻r=0.4Ω的金属杆ab垂直跨接在导轨上。金属杆ab在水平拉力F的作用下由静止开始向右做匀加速运动，开始时，水平拉力为F0=2N，则下列说法正确的是（　　）
A．2s末回路中的电流为10A
B．回路中有顺时针方向的感应电流
C．若2s内电阻R上产生的热量为6.4J，则水平拉力F做的功约为18.7J
D．若2s内电阻R上产生的热量为6.4J，则金属杆克服安培力做功6.4J
5．如图所示，两根足够长的平行光滑金属导轨MN、PQ间距为L，与水平面成θ角，上端接入阻值为R的电阻。导轨平面区域有垂直导轨平面向上磁感应强度为B的匀强磁场，质量为m的金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导轨始终保持垂直且接触良好。不计导轨及金属棒ab的电阻，则金属棒ab沿导轨下滑过程中（　　）
A．金属棒ab将一直做加速运动
B．通过电阻R的电流方向为从Q到N
C．金属棒ab的最大加速度为gsinθ
D．电阻R产生的焦耳热等于金属棒ab减少的重力势能
6．如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面，有一导体棒ab，质量为m，导体棒的电阻与固定电阻R1和R2的阻值均相等，与导轨之间的动摩擦因数为，导体棒ab沿导轨向上滑动，当上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F，此时（　　）
A．电阻R1消耗的热功率为
B．电阻R2消耗的热功率为
C．整个装置因摩擦而消耗的热功率为
D．整个装置消耗的机械功率为
7．一个闭合正三角形金属框架，左边竖直且与磁场右边界平行，完全处于垂直框架平面向里的匀强磁场中。现用外力F把框架水平匀速向右拉出磁场，如图所示，设正三角形金属框架开始出磁场的时刻t＝0，则电动势E、外力F和外力的功率P随时间t的变化图像正确的是（　　）
A． B． C． D．
8．如图所示，为水平放置的平行“”形光滑金属导轨，间距为，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为，导轨电阻不计。已知金属杆倾斜放置，与导轨成角，单位长度的电阻为，保持金属杆以速度沿平行于的方向滑动金属杆滑动过程中与导轨接触良好。则
A．金属杆的热功率为
B．电路中感应电动势的大小为
C．金属杆所受安培力的大小为
D．电路中感应电流的大小为
9．如图所示，矩形线框abcd的ad和bc的中点M、N之间连接一电压表，整个装置处于足够大的匀强磁场中，磁场的方向与线框平面垂直，当线框向右匀速平动时，以下说法正确的是（　　）
A．MN这段导体做切割磁力线运动，MN间有电势差
B．穿过线框的磁通量不变化，MN间无感应电动势
C．MN间无电势差，所以电压表无读数
D．虽然电路中无电流，但电压表有示数
10．如图所示，宽为L的门框形光滑导轨竖直放置，矩形匀强磁场Ⅰ、Ⅱ的高和间距均为d，磁感应强度均为B.质量为m的水平金属杆在磁场Ⅰ上方由静止释放，刚进入磁场Ⅰ和Ⅱ时的速度相等。金属杆接入电路中的电阻为R，与导轨接触良好，其余部分电阻不计，重力加速度为g，则金属杆（　　）
A．在磁场Ⅰ中向下做匀减速直线运动
B．穿过两磁场克服安培力做的功相等
C．穿过磁场Ⅱ的过程通过横截面的电荷量较大
D．穿过磁场Ⅱ的过程产生的热量为3mgd
11．如图所示，固定于水平绝缘面上的平行金属导轨不光滑，除R外其他电阻均不计，垂直于导轨平面有一匀强磁场。当质量为m的金属棒cd在水平恒力F作用下由静止向右滑动过程中，下列说法中正确的是（　　）
A．水平恒力F对cd棒做的功等于电路中产生的电能
B．只有在cd棒做匀速运动时，F对cd棒做的功才等于电路中产生的电能
C．无论cd棒做何种运动，它克服磁场力做的功一定不等于电路中产生的电能
D．R两端电压始终等于cd棒中的感应电动势
12．如图所示，竖直平面内有一金属圆环，半径为a，总电阻为R（指拉直时两端的电阻），磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过环平面，环的最高点A用铰链连接长度为2a、电阻为的导体棒AB，AB由水平位置紧贴环面摆下，当摆到竖直位置时，B点的线速度为v，则这时AB两端的电压大小为（　　）
A． B． C． D．Bav
13．如图所示，一直升飞机停在南半球的地磁极上空，该处地磁场的方向竖直向上，磁感应强度为B，直升飞机螺旋桨叶片的长度为l，近轴端为a，远轴端为b，转动的频率为f，顺着地磁场的方向看，螺旋桨按顺时针方向转动．如果忽略a到转轴中心线的距离，用ε表示每个叶片中的感应电动势，则（　　）
A．ε＝πfl2B，且a点电势低于b点电势
B．ε＝﹣2πfl2B，且a点电势低于b点电势
C．ε＝πfl2B，且a点电势高于b点电势
D．ε＝2πfl2B，且a点电势高于b点电势
14．下列说法正确的是（　　）
A．根据公式可知，金属电阻率与导体的电阻成正比
B．磁感应强度的定义式，但B与F、I、l的变化无关
C．磁通量既有大小又有方向，所以是矢量
D．导体棒在磁场中运动速度越大，产生的感应电动势一定越大
15．由相同材料的导线绕成边长相同的甲、乙两个正方形闭合线圈，两线圈的质量相等，但所用导线的横截面积不同，甲线圈的匝数是乙的2倍。现两线圈在竖直平面内从同一高度同时由静止开始下落，一段时间后进入一方向垂直于纸面的匀强磁场区域，磁场的上边界水平，如图所示。不计空气阻力，已知下落过程中线圈始终平行于纸面，上、下边保持水平。在线圈下边进入磁场后且上边进入磁场前，不可能出现的是（　　）
A．甲和乙都加速运动
B．甲和乙都减速运动
C．甲和乙都匀速运动
D．甲减速运动，乙加速运动
二、填空题
16．在同一水平面中的光滑平行导轨P、Q相距，导轨左端接有如图所示的电路，其中水平放置的平行板电容器两极板M、N间距离，定值电阻，，金属棒电阻，其他电阻不计。磁感应强度的匀强磁场竖直向下穿过导轨平面，当金属棒沿导轨匀速运动时，悬浮于电容器两极板之间，质量，带电荷量的微粒（图中未画出）恰好静止不动。取，则金属棒向__________（选填“左”或“右”）运动，a、b两端的路端电压为__________V，金属棒运动的速度大小为__________。
17．电磁感应定律：闭合电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的________的________成正比。
18．（1）如图所示，金属棒ab置于水平放置的U形光滑导轨上，在ef右侧存在有界匀强磁场B，磁场方向垂直导轨平面向下。在ef左侧的无磁场区域cdef内有一半径很小的金属圆环L，圆环与导轨在同一平面内。当金属棒ab在水平恒力F作用下从磁场左边界ef处由静止开始向右运动后，圆环L有________（填“收缩”或“扩张”）趋势，圆环内产生的感应电流________（填“变大”、“变小”或“不变”）。
（2）如图，金属环A用轻线悬挂，与长直螺线管共轴，并位于其左侧。若变阻器滑片P向左移动，则金属环A将向________（填“左”或“右”）运动，并有________（填“收缩”或“扩张”）趋势。
19．如图所示，阻值为R的金属棒从图示ab位置分别以v1、v2的速度沿光滑导轨（电阻不计）匀速滑到a′b′位置，若v1∶v2=1∶2，则在这两次过程中回路的电流I1∶I2=___________，产生的热量Q1∶Q2=___________，通过任一截面的电荷量q1∶q2=___________，外力的功率P1∶P2=___________
三、解答题
20．有一边长为L、质量为m、总电阻为R的正方形导线框自磁场上方某处自由下落，如图所示。区域中匀强磁场的磁感应强度大小均为B，二者宽度分别为，且。导线框恰好匀速进入区域I，一段时间后又恰好匀速离开区域Ⅱ，重力加速度为g，求：
（1）导线框离开区域Ⅱ的速度；
（2）导线框刚进入区域Ⅱ时的加速度；
（3）导线框进入区域Ⅱ的过程产生的焦耳热；
（4）导线框自开始进入区域I至刚完全离开区域Ⅱ的时间。
21．如图甲所示，一线圈匝数为100匝，横截面积为0.01m2，匀强磁场与线圈轴线成30°角向右穿过线圈。已知线圈电阻为1Ω，所接电阻为2Ω。若在2s时间内磁感应强度随时间的变化关系如图乙所示。求：
（1）t=1s时，通过线圈的磁通量；
（2）ab之间的电势差Uab。
22．如图所示，相距为L的两条足够长的平行金属导轨MN、PQ与水平面的夹角为θ，N、Q两点间接有阻值为R的电阻。整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面向下。将质量为m、阻值也为R的金属杆cd垂直放在导轨上，若已知金属杆与导轨之间的动摩擦因数为μ。现用沿导轨平面向上的恒定外力F作用在金属杆cd上，使cd由静止开始沿导轨向上运动，求cd的最大加速度和最大速度。
23．如图所示，在倾角为θ＝37°的斜面上，固定一宽为L＝1.0m的平行金属导轨。现在导轨上垂直导轨放置一质量m＝0.4kg、电阻R0＝2.0Ω、长为1.0m的金属棒ab，它与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.5．整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度大小为B＝2T的匀强磁场中。导轨所接电源的电动势为E＝12V，内阻r＝1.0Ω，若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，滑动变阻器的阻值符合要求，其他电阻不计，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．现要保持金属棒在导轨上静止不动，求：
（1）金属棒所受安培力大小的取值范围；
（2）滑动变阻器接入电路中的阻值范围。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
2．C
3．D
4．C
5．C
6．B
7．A
8．A
9．A
10．B
11．D
12．C
13．A
14．B
15．D
16． 右
17． 磁通量 变化率
18． 收缩 变小 左 收缩
19． 1∶2 1∶2 1∶1 1∶4
20．（1）；（2）3g，方向竖直向上；（3）mgH；（4）
21．（1）Wb；（2）-1.15V
22．，方向沿导轨平面向上；
23．（1）N≤F≤8N；（2）0≤R≤30Ω
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